ПОЛЮС ЗЕМЛИ

(Pole) - точка пересечения воображаемой оси вращения Земли с ее поверхностью.

Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР , 1941

Смотреть что такое "ПОЛЮС ЗЕМЛИ" в других словарях:

магнитный полюс Земли - magnetinis Žemės polius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. earth magnetic pole; terrestrial magnetic pole vok. erdmagnetischer Pol, m; magnetischer Erdpol, m rus. геомагнитный полюс, m; магнитный полюс Земли, m pranc. pôle magnétique de… … Fizikos terminų žodynas

магнитный полюс Земли - Точка на земной поверхности, где магнитное поле направлено перпендикулярно к поверхности Земли … Словарь по географии

магнитный полюс земли - Точка на земной поверхности, в которой наклонение главного магнитного поля pавнo 90°. Примечание Местоположение полюса изменяется во времени. [ГОСТ 24284 80] Тематики гравиразведка и магниторазведка … Справочник технического переводчика

- (от греч. polos конечность оси, на которой вертится колесо). Оконечность воображаемой земной оси: южный и северный полюсы. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ПОЛЮС 1) оконечности оси земного шара; 2)… … Словарь иностранных слов русского языка

Буквально ось, шест. Полюс Земли это мировая ось, космический центр, точка покоя. Означает стабилизирующую силу и может приобретать символическое значение Древа Жизни. Кроме того, несет символизм фаллоса, деторождения и плодородия. У американских … Словарь символов

Это точка, которую наиболее трудно достичь из за её удалённости от населённых пунктов. Термин описывает географическую точку, но не физический феномен и представляет интерес больше для путешественников. Содержание 1 Северный полюс недоступности 2 … Википедия

Полюс (лат. polus, от греч. pólos, буквально ось), в широком смысле слова: предел, граница, крайняя точка чего либо; нечто диаметрально противоположное другому (два полюса). Более специфические значения: Географические полюсы точки пересечения… … Википедия

ПОЛЮС, полюса, муж. (греч. polos, букв. ось). 1. Одна из двух воображаемых точек пересечения поверхности земли с осью ее вращения. Северный полюс. Южный полюс. Папанин и его спутники на дрейфующей льдине совершили путь от Северного полюса до… … Толковый словарь Ушакова

ПОЛЮС - (1) особая, высшая, крайняя точка чего либо; (2) П. географический (Северный и Южный) воображаемая точка пересечения оси вращения Земли с земной поверхностью. Географические П. это единственные точки земной поверхности, не участвующие в суточном… … Большая политехническая энциклопедия

ПОЛЮС, а, мн. ы, ов и а, ов, муж. 1. Одна из двух точек пересечения оси вращения Земли с земной поверхностью, а также прилежащая к этой точке местность. Географические полюсы. Северный п. Южный п. 2. Один из двух концов электрической цепи или… … Толковый словарь Ожегова

Книги

, Пири Роберт Эдвин. Этот том популярной серии "Великие путешествия" включает в себя две замечательные книги Роберта Эдвина Пири (1856-1920) -"По большому льду к Северу" и"Северный полюс" . В первой из них…
По большому льду. Северный полюс , Пири Р.Э.. Этот том популярной серии "Великие путешествия" включает в себя две замечательные книги Роберта Эдвина Пири - "По большому льду к Северу" и "Северный полюс" . В первойиз них выдающийся…

Рис. 12. Магнитные полюсы Земли. Южный магнитный полюс (ЮМП) находится в Северном ледовитом океане. Северный магнитный полюс (СМП) дрейфует в Индийском океане.

1. Дрейф магнитных полюсов Земли

В канун нового 2013 года (28 декабря) в России на орбиту Земли выведен спутник для изучения магнитного поля Земли. Замечательно! Для нормальной навигации транспортных средств необходимо мониторить магнитное поле Земли, т.к. магнитные полюсы постоянно перемещаются. Что заставляет их менять свою дислокацию – об этом данная статья.

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами.

Впервые южный магнитный полюс (ЮМП) был открыт в 1831 году на севере Канады английским полярным исследователем Джоном Расселом. А его племянник Джеймс Росс, спустя 10 лет достиг северного магнитного полюса (СМП) Земли, находившегося в то время, в Антарктиде.

Наблюдения показывают, что магнитные полюсы постоянно находятся в движении, не задерживаясь ни на секунду в определенной точке поверхности Земли. Даже в течение суток они успевают совершить маленькое путешествие по эллиптическому пути вокруг мнимого центра дислокации, притом, постоянно мигрируя в некотором направлении пространства, достигая в годовом дрейфе до десятка километров .

Почему перемещаются магнитные полюсы Земли и возникают аномалии напряженности магнитного поля Земли? К примеру, за последние 100 лет северный магнитный полюс, который географически находится на юге, переместился почти на 900 км и сейчас «плавает» далеко в Индийском океане на расстоянии 2857 км от южного географического полюса (рис.12).

Прежде чем ответить на вопрос о дрейфе магнитных полюсов необходимо заняться логическим построением. В предыдущей статье « » был выявлен источник генерации магнитного поля. Этим источником является магма, текущая в определенном русле, я ее назвал «мантийная река» (данным термином буду пользоваться и дальше, но уже без кавычек). Мантийная река является тем глобальным проводником, по которому течет электрический ток, который естественным образом индуцирует глобальное магнитное поле Земли. Если русло этой реки поворачивает, натыкаясь на преграду, то соответствующим образом и смещается магнитное поле, а с ним меняют свою дислокацию точки входа и выхода этого поля, иначе – магнитные полюсы.

Что может подвинуть русло мантийной реки? Очевидно, это связано с тем, что земная кора что сверху, что снизу имеет форму далеко не идеального шара. В чем и убеждаемся при виде гор и океанов, находясь на ее внешней оболочке. Такая же примерно картина наблюдается и на границе с мантией, с нижней стороны земной коры. Могу предположить, что горы там тоже высокие и могут оказаться гораздо выше, чем на поверхности коры, обозреваемой нами визуально. Причем по вершинам этих гор течет океан текучей, тягучей, горячей магмы, которая постоянно шлифует эти вершины, сглаживая и закругляя в одних местах, а в других, наращивая их. Вот эти горы, вершинами вниз постоянно смещают русло мантийной реки и ее магнитный экватор.

Горообразование в мантии идет более интенсивно, чем на поверхности коры. Все дело в количестве материала пригодного для строительства. Условия для горообразования благоприятны и зависят от вязкости, текучести магмы и окружающей температуры. Горячая магма под действием конвективных потоков поднимается из центральных областей вверх. Достигнув подошвы литосферы (с греч. означает «каменная оболочка») магма охлаждается. Часть ее остывает и опускается в нижние слои с более высокой температурой, а часть присоединяется к коре, уже в виде твердой, остывшей лавы, а еще одна часть срывает, расплавляет некоторые участки поверхности коры. Понятно, что эти процессы идут непрерывно под действием разности давлений и температур.

Горообразование, что снизу, что сверху земной коры, связано и с вулканической деятельностью. Как указывает источник , на дне Тихого океана обнаружен огромный вулкан, один из самых больших в Солнечной системе. Вулкан является частью возвышенности Шатского, расположен на расстоянии около 1,6 тыс. км к востоку от Японии, получивший название Таму Массиф (Tamu Massif). Он имеет купольную форму из застывшей лавы, которая была выброшена около 144 млн. лет назад на высоту 3,5 км (сообщает Phys.org). Вулкан занимает площадь 310 тыс. кв. км, что сравнимо с площадью Британии и Ирландии. Не сомневаюсь, что подобные горы находятся и под земной корой.

Кроме подземных гор русло мантийной реки сдвигают, так называемые плюмы (мощные восходящие горячие потоки магмы). Движение магмы в плюмах идет быстрее, чем скорость течения мантийной реки, поэтому они добавляют температуру и возмущающее действие на окружающую магму, что приводит к аномальным потокам и смещению магнитного экватора.

По аномально дрейфующим магнитным полюсам Земли можно судить, что течение мантийной реки идет не точно по параллелям, поэтому магнитный экватор не совпадает с географическим экватором.

Магма течет на восток что похоже на течение огромной реки, которая извивается в своем русле, но генеральное направление не меняет. Встречая непреодолимые препятствия, мантийная река меняет направление, все как на поверхности Земли. Характерный пример, река Волга, наткнувшись в среднем течении на Жигулевские, а затем на Соколиные горы, делает излучину на восток (Самарская лука), а затем снова возвращается к своему генеральному южному направлению, в итоге длина ее русла увеличилась на 200 км (у туристов - Жигулевская кругосветка).

Это к тому, что течение магмы имеет динамический характер, а ее русло, проложенное под корой, постоянно меняется, как по ширине, так и по глубине, соответственно, меняется положение магнитного экватора. Вот по этой причине магнитные полюса Земли смещаются и дрейфуют, причем довольно быстро. В 2009 году скорость движения ЮМП в северном полушарии составила рекордные 64 километра в год! Весьма урожайный год. В данный период полюс смещается в северо-западном направлении, увеличивая широту, со скоростью около 10 км в год, отдаляясь от Канады. Это тоже довольно большая скорость. В это же время СМП все дальше отдаляется от Антарктиды.

Анализируя относительно синхронное смещение магнитных полюсов южного (северо-запад), а северного (север) в одном направлении, можно с уверенностью сказать, что дрейф магнитных полюсов Земли жестко связан с изменением русла течения магмы. А это лишнее подтверждение того, что магнитное поле Земли индуцируется электрическим током, протекающим в верхней мантии, по ее границе с корой. Перпендикулярное направление магнитного поля указывает, куда направлено русло магмы. Генеральное направление ее, если смотреть от нулевого меридиана, в восточном направлении – на северо-восток, а в западном – на юго-запад под углом в 13,4 o к экватору.

Учитывая вышесказанное, можно утверждать – идет постоянный круговорот вещества в мантии. За счет этого поддерживается температурный баланс в недрах Земли.

Конвективные потоки перемешивают магму, но они возникают не только из-за температурного градиента, но и из-за разности давлений, возникающих под разными полушариями, о чем было сказано в предыдущих статьях.

2. Магнитный экватор

Рис. 13. На середину 2012 года магнитная ось в центре Земли отклонена от оси вращения на расстояние 1545 км.

Для того чтобы выяснить направление русла мантийной реки необходимо найти магнитный экватор, а заодно и вычислить расстояние отклонения магнитной оси от центра Земли. Для этого необходимо знать координаты магнитных полюсов и проделать графические построения (рис. 13 ).

Координаты магнитных полюсов имеются, данные 2012 года: южный магнитный полюс – 85 o 54′00 с. ш., 147 o 00′00 з. д.; северный магнитный полюс – 64 o 24′00 ю. ш., 137 o 06′00 з. д. .

Для начала совместим ось вращения Земли и СМП (в южном полушарии) с плоскостью чертежа. Соединим в пространстве земного шара прямой линий оба магнитных полюса и получим магнитную ось планеты SN (синяя линия). После измерения выясняется, что магнитная ось отклонена от оси вращения на угол 13,4 градуса!

В данной проекции ЮМП очень близко подходит к северному географическому полюсу, поэтому, чтобы не усложнять графические и математические вычисления, все дальнейшие построения проведу в одной плоскости. В данном случае заложенная погрешность вполне допустима т.к. (ЮМП) продолжает приближаться к северному географическому полюсу.

Продолжим построение. Через центр Земли построим плоскость (в проекции линию) перпендикулярную магнитной оси LM. Пересечение данной линии с магнитной осью укажет на центр магнитного экватора. На этой плоскости нарисуем круг. Радиус этого круга – кратчайшее расстояние от центра до поверхности шара (коры). Эта точка на поверхности Земли находится на расстоянии 130 км к югу-востоку от острова Гуам архипелага Марианских островов, весьма примечательное место, известное всем, как самая глубокая часть мирового океана – Марианская впадина. Через эту точку пройдет линия магнитного экватора с наклонением к экватору под углом 13,4 o . На рисунке 14 показан магнитный экватор условно, проходящий по поверхности земного шара.

Построение показывает, что магнитный экватор замкнут в земном шаре. Противоположная точка от острова Гуам находится в глубине Земли, примерно в 2640 км от Южной Америки. Можно предположить, что в данном районе мантийная река течет на указанной глубине, поэтому так не симметрично ее магнитное поле. Вот откуда пониженная напряженность Бразильской аномалии, но об этом поговорим в следующей публикации.

Перигелий магнитного экватора находится на 135-м меридиане восточной долготы, удален от экватора на 1472 км (измерения по поверхности земного шара) и находится к югу от Мариинских островов, афелий (условно) на 45 меридиане з. д. в Южной Америке, провинция Баия (Бразилия).

Данные координаты показывают, как смещается русло мантийной реки и куда смещена магнитная ось, а по ее положению можно судить, где находится ее фарватер в пространстве земного шара.

Расстояние между магнитными полюсами по поверхности Земли составляет 17 000 км и они, в настоящее время, продолжают сближаться. Приведенные данные говорят, что магнитная ось не проходит через центр ядра и смещена относительно его в восточном направлении. С помощью треугольников ONA и OAB, и тригонометрических функций найдем длину катета ОА, соответствующего расстоянию отклонения магнитной оси от центра ядра планеты. Проведенные расчеты дают цифру удаления магнитной оси на расстояние 1545 км!

Огромная цифра, более полутора тысяч километров отклонения магнитной оси от центра ядра, говорит только об одном – нужно забыть о магнитном "динамо" ядра, которое, якобы генерирует магнитное поле Земли.

Магнитные полюсы постоянно дрейфуют, и хотя они не связаны жестко с географическими полюсами, и могут удалиться на значительные расстояния, но никогда не встанут в перпендикулярной к ним плоскости. Это означает только одно, что они связаны с вращением Земли. (Об этом серьезно поговорим далее в статье об инверсии магнитных полюсов).

Добавлю еще один аргумент в пользу моей гипотезы о генерации магнитного поля, протекающими электрическими токами под корой и почему магнитные полюса близки к оси вращения, и почему они не возникли на противоположных сторонах экватора? Это происходит по одной причине - у планет есть . Благодаря мощной солнечной радиации в экваториальной части и высокой радиальной скорости происходит перемещение магмы. Магматические течения создают электрический ток, с помощью которого индуцируется магнитное поле Земли и других планет. Магнитные полюсы могут возникнуть только там, где им предписывает магнитная индукция, т.е. на севере и юге, близко к географическим полюсам.

Магнитная рокировка естественным путем никогда не произойдет, этому воспрепятствует стабильное вращение Земли вокруг своей оси плюс солнечное радиационное излучение, об этом также читаем в следующих статьях.

Я в корне не могу согласиться с известным геофизиком А. Городницким, который утверждает, что магнитные полюсы стоят на месте, а литосферные плиты вращаются вокруг них. Если принять точку зрения признанного ученого, тогда расстояние между магнитными полюсами не должно меняться, а магнитная ось должна проходить через центр ядра. В этом случае должны дрейфовать географические полюса, но они достаточно жестко связаны с корой и с ее вращением вокруг оси. Кроме того ось вращения не меняет своего положения в пространстве, вращаясь вокруг Солнца.

В заключение, остался открытым вопрос о суточном эллиптическом вращении магнитных полюсов.

Какая сила заставляет магнитные полюсы смещаться в течение такого короткого промежутка? На мой взгляд, здесь все банально – это приливные силы Луны и Солнца. Растягивая противоположные районы земного шара в плоскости, не совпадающей с магнитным экватором, происходит небольшое смещение мантийной реки. Причем, растяжение не симметрично из-за несимметричности Земли. Вот по этой причине магнитные полюсы прецессируют по эллипсу в течение суток.

Есть еще одна составляющая, и пожалуй главная в этом процессе, которая заставляет магнитные полюсы совершать эллиптические и круговые вращения – это разное количество проводников тока на дневном и ночном полушарии, что создает «мерцание» (магнитоэлектрическую неустойчивость) магнитного поля. (Об этом более подробно поговорим в статье: «Смена магнитных полюсов»).

Земное магнитное поле не обладает дипольной симметрией. Кроме того, имеется множество локальных магнитных полей со своими полюсами, причем в огромном количестве. Например, источник указывает: «Современные наиболее продвинутые модели земного магнетизма оперируют аж 168 полюсами ». Насколько это достоверно, возможно их еще больше.

В заключение небольшой прогноз. ЮМП не соединится с географическим и не дойдет до России, скорей всего полюс приблизится к Аляске. СМП будет постепенно возвращаться в Антарктиду, делая небольшую петлю на запад. Объяснение данного прогноза будет дано в статье «Аномалии магнитного поля».

Рис. 14. Магнитный экватор условно, проходящий по поверхности земного шара.

В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.

Инверсией геомагнитного поля называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса.

Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.

Как часто происходит смена полюсов Земли?

В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.

Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?

Проецирование данных вперед во времени дает нулевой дипольный момент через примерно 1500–1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.

Тем не менее, текущая сила поля не является особо низкой с точки зрения диапазона ее значений за последние 50 000 лет, а с момента, когда произошла последняя смена полюсов Земли, прошло почти 800 000 лет. Кроме того, принимая во внимание сказанное ранее об экскурсии, и зная о свойствах математических моделей, далеко не ясно, можно ли экстраполировать данные наблюдений на 1500 лет.

Как быстро происходит инверсия полюсов?

Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.

Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?

Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.

Опасность для навигации

Без магнитного щита современные технологии будут больше подвержены риску воздействия солнечных бурь. Наиболее уязвимыми являются спутники. Они не рассчитаны выдерживать солнечные штормы в отсутствие магнитного поля. Так что, если спутники GPS прекратят работу, то все самолеты будут посажены на землю.

Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты – в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета. Суда столкнутся с теми же проблемами.

Озоновый слой

Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли озоновый слой полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.

Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем

В одном исследовании массивные солнечные бури были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца.

Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро.

Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия.

Работоспособность аварийных служб окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.

Опасность космического излучения

Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% космических лучей. Поэтому при его отсутствии уровень космического излучения удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности.

Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.

Сохранится ли жизнь на нашей планете?

Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра.

Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли.

Во время таких солнечных вспышек и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации.

Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере. На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения.

При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.

Человеческие существа и их предки жили на Земле в течение нескольких миллионов лет, за которые произошло немало инверсий, и нет никакой очевидной корреляции между ними и развитием человечества. Точно так же время разворотов не совпадает с периодами вымирания видов, о чем свидетельствует геологическая история.

Некоторые животные, такие как голуби и киты, используют геомагнитное поле для навигации. Предполагая, что разворот занимает несколько тысяч лет, то есть длится многие поколения каждого вида, тогда эти животные могут хорошо адаптироваться к изменяющейся магнитной среде или развить другие методы навигации.

О магнитном поле

Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год.

Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение.

В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.

Компьютерные расчеты

Моделирование геодинамо на суперкомпьютерах продемонстрировало сложный характер поля и его поведения с течением времени. Расчеты также показали инверсию полярности, когда происходит смена полюсов Земли. В таких симуляциях сила основного диполя ослабевает до 10% от нормального значения (но не до нуля), а существующие полюса могут странствовать по всему земному шару совместно с другими временными северными и южными полюсами.

Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.

Магнитные аномалии

Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении – внутрь или из ядра.

Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой.

В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите. Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты.

Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.

Куда бежит магнитный полюс?

Куда указывает стрелка компаса? Ответ на этот вопрос даст любой: конечно, на Северный полюс! Более осведомленный уточнит: стрелка показывает направление не на географический полюс Земли, а на магнитный, и что в реальности они не совпадают. Самый знающий добавит, что магнитный полюс вообще не имеет постоянной «прописки» на географической карте. Судя же по результатам последних исследований, полюс не только имеет природную склонность к «бродяжничеству», но в своих блужданиях по поверхности планеты иногда способен перемещаться со сверхзвуковой скоростью!

Знакомство человечества с явлением земного магнетизма, судя по письменным китайским источникам, случилось не позднее 2-3 в. до н. э. Те же китайцы, несмотря на несовершенство первых компасов, заметили и отклонение магнитной стрелки от направления на Полярную звезду, т. е. на географический полюс. В Европе с этим феноменом познакомились в эпоху Великих географических открытий, не позднее середины XV в., о чем свидетельствуют навигационные инструменты и географические карты того времени (Дьяченко, 2003).

О смещении географического положения магнитных полюсов на поверхности планеты ученые заговорили с начала прошлого века после повторных, с интервалом в год, измерениий координат истинного Северного магнитного полюса. С тех пор в научной печати достаточно регулярно появляется информация об этих «странствиях», особенно Северного магнитного полюса, который сейчас уверенно движется от островов Канадского арктического архипелага к Сибири. Раньше он перемещался со скоростью около 10 км в год, в последние же годы эта скорость возросла (Newitt et al. , 2009).

В СЕТИ ИНТЕРМАГНЕТА

Первые измерения магнитного склонения в России были проведены в 1556 г., во времена царствования Иоанна Грозного, в Архангельске, Холмогорах, в устье Печоры, на Кольском полуострове, о. Вайгач и Новой Земле. Измерение параметров магнитного поля и обновление карт магнитного склонения было настолько важным для мореплавания и других практических целей, что магнитной съемкой занимались участники многих экспедиций, мореплаватели и известные путешественники. Судя по «Каталогу магнитных измерений в СССР и сопредельных странах с 1556 по 1926 год» (1929), в их число входили такие мировые «звезды» как Амундсен, Баренц, Беринг, Борро, Врангель, Зеберг, Келль, Колчак, Кук, Крузенштерн, Седов и многие др.
Первые в мире обсерватории для исследования изменений параметров земного магнетизма были организованы в 1830-е гг., в том числе на Урале и в Сибири (в Нерчинске, Колывани и Барнауле). К сожалению,...

У нашей планеты есть магнитное поле, которое можно наблюдать, например, с помощью компаса. Оно в основном образуется в очень горячем расплавленном ядре планеты и, вероятно, имелось большую часть времени существования Земли. Поле представляет собой диполь, т. е. у него есть один северный и один южный магнитный полюс. В них стрелка компаса будет указывать прямо вниз или вверх, соответственно. Это похоже на поле магнита на холодильник. Однако геомагнитное поле Земли претерпевает множество небольших изменений, что делает аналогию несостоятельной. В любом случае, можно сказать, что в настоящее время есть два полюса, наблюдаемые на поверхности планеты: один в северном полушарии и один в южном.

Инверсией называется процесс, при котором южный магнитный полюс превращается в северный, а тот, в свою очередь, становится южным. Интересно отметить, что магнитное поле может иногда подвергаться экскурсии, а не развороту. В этом случае оно претерпевает большое снижение его общей силы, то есть силы, которая перемещает стрелку компаса. Во время экскурсии поле не меняет своего направления, а восстанавливается с той же полярностью, то есть север остается севером и юг югом.

Как часто происходит смена полюсов Земли?

Как свидетельствует геологическая летопись, магнитное поле нашей планеты меняло полярность много раз. В этом можно убедиться по закономерностям, обнаруженным в вулканических породах, особенно извлеченных со дна океана. За последние 10 млн лет в среднем происходило 4 или 5 разворотов в миллион лет. В другие моменты истории нашей планеты, например, во время мелового периода, были более длительные периоды смены полюсов Земли. Их невозможно предсказать, и они не носят регулярный характер. Поэтому можно говорить только о среднем интервале инверсии.

Разворачивается ли магнитное поле Земли в настоящее время? Как это проверить?

Измерения геомагнитных характеристик нашей планеты проводились более или менее постоянно с 1840 года. Некоторые измерения даже датированы XVI веком, например, в Гринвиче (Лондон). Если посмотреть на тенденции изменения поля за этот период, то можно увидеть ее снижение. Проецирование данных вперед во времени дает нулевой через примерно 1500-1600 лет. Это является одной из причин того, почему некоторые считают, что поле может находиться на ранних стадиях инверсии. Из исследований намагниченности минералов в древних глиняных горшках известно, что во времена Древнего Рима оно было в два раза сильнее, чем сейчас.

Как быстро происходит инверсия полюсов?

Полная запись истории хотя бы одного разворота отсутствует, поэтому все утверждения, которые можно сделать, в основном базируются на математических моделях и частично на ограниченных доказательствах, полученных из горных пород, которые сохранили отпечаток древнего магнитного поля со времени их формирования. Например, расчеты дают основание предположить, что полная смена полюсов Земли может занять от одной до нескольких тысяч лет. Это быстро по геологическим меркам, но медленно в масштабе человеческой жизни.

Что происходит во время разворота? Что мы видим на поверхности Земли?

Как уже было сказано выше, у нас имеются ограниченные данные геологических измерений о закономерностях изменения поля во время инверсии. Основываясь на моделях, рассчитанных на суперкомпьютерах, можно было бы ожидать гораздо более сложной структуры на поверхности планеты, при которой имеется не один южный и один северный магнитный полюс. Землю ожидает их «странствие» от своего нынешнего положения по направлению к экватору и через него. Общая напряженность поля в любой точке планеты может составить не более одной десятой ее значения в настоящее время.

Опасность для навигации

Конечно, в самолетах в качестве резервного средства есть компасы, но они, безусловно, не будут точными во время магнитного сдвига полюсов. Таким образом, даже самой возможности выхода из строя спутников GPS будет достаточно, чтобы посадить самолеты - в противном случае они могут потерять навигацию в ходе полета.

Суда столкнутся с теми же проблемами.

Озоновый слой

Ожидается, что во время инверсии магнитного поля Земли полностью исчезнет (и снова появится после этого). Крупные солнечные бури во время разворота могут вызвать истощение озонового слоя. Количество заболеваний раком кожи возрастет в 3 раза. Воздействие на все живые существа трудно предсказать, но также может иметь катастрофические последствия.

Смена магнитных полюсов Земли: последствия для энергосистем

В одном исследовании массивные были названы вероятной причиной полярной инверсии. В другом - виновником этого события станет глобальное потепление, а оно может быть вызвано повышенной активностью Солнца. Во время разворота зашиты магнитного поля не будет, и если произойдет солнечная буря, ситуация ухудшится еще больше. Жизнь на нашей планете не будет затронута в целом, и общества, которые не зависят от технологии, также будут в полном порядке. Но Земля будущего ужасно пострадает, если разворот произойдет быстро. Электрические сети перестанут функционировать (их может вывести их из строя большая солнечная буря, а инверсия повлияет намного больше). При отсутствии электричества не будет водоснабжения и канализации, заправочные станции перестанут работать, остановятся поставки продовольствия. Работоспособность окажется под вопросом, и они не смогут на что-то влиять. Погибнут миллионы, а миллиарды столкнутся с большими трудностями. Только те, кто заранее запасся пищей и водой, смогут справиться с ситуацией.

Опасность космического излучения

Наше геомагнитное поле отвечает за блокирование примерно 50% Поэтому при его отсутствии уровень удвоится. Несмотря на то, что это приведет к увеличению мутаций, летальных последствий это иметь не будет. С другой стороны, одной из возможных причин сдвига полюсов является увеличение солнечной активности. Это может привести к увеличению числа заряженных частиц, достигающих нашей планеты. В таком случае Земля будущего подвергнется большой опасности.

Сохранится ли жизнь на нашей планете?

Природные катастрофы, катаклизмы маловероятны. Геомагнитное поле находится в области пространства, называемой магнитосферой, формируемой действием солнечного ветра. Магнитосфера отклоняет не все высокоэнергетические частицы, которые излучает Солнце с солнечным ветром и другие источники в Галактике. Иногда наше светило особенно активно, например, когда на нем много пятен, и оно может посылать облака частиц в направлении Земли. Во время таких солнечных вспышек и корональных выбросов массы, космонавтам на околоземной орбите, возможно, потребуется дополнительная защита, чтобы избежать более высоких доз радиации. Поэтому мы знаем, что магнитное поле нашей планеты обеспечивает лишь частичную, а не полную защиту от космического излучения. Кроме того, высокоэнергетические частицы могут даже ускоряться в магнитосфере.

На поверхности Земли атмосфера действует как дополнительный защитный слой, останавливающий все, кроме наиболее активного солнечного и галактического излучения. При отсутствии магнитного поля атмосфера будет по-прежнему поглощать большую часть излучения. Воздушная оболочка защищает нас так же эффективно, как слой бетона толщиной 4 м.

Без последствий

Более техническое описание

Источником магнитного поля является богатое железом жидкое внешнее ядро Земли. Оно совершает сложные движения, являющиеся результатом конвекции тепла глубоко внутри ядра и вращения планеты. Движение жидкости непрерывно и никогда не останавливается, даже во время разворота. Оно может прекратиться только после исчерпания источника энергии. Тепло производится частично из-за преобразования жидкого ядра в твердое, расположенного в центре Земли. Этот процесс совершается непрерывно в течение миллиардов лет. В верхней части ядра, которая расположена в 3000 км ниже уровня поверхности под скалистой мантией, жидкость может перемещаться в горизонтальном направлении со скоростью десятков километров в год. Ее движение поперек существующих силовых линий производит электрические токи, а они, в свою очередь, генерируют магнитное поле. Этот процесс носит название адвекции. Для того, чтобы сбалансировать рост поля, и тем самым стабилизировать т. н. «геодинамо», необходима диффузия, при которой происходит «утечка» поля из ядра и его разрушение. В конечном счете, поток жидкости создает сложную картину магнитного поля на поверхности Земли со сложным изменением во времени.

Компьютерные расчеты

Твердое железное внутреннее ядро нашей планеты в этих моделях играет важную роль в управлении процессом разворота. Из-за своего твердого состояния оно не может генерировать магнитное поле адвекцией, но любое поле, которое образуется в жидкости внешнего ядра может диффундировать, или распространяться во внутреннее. Адвекция во внешнем ядре, кажется, регулярно пытается инвертировать. Но пока поле, запертое во внутреннем ядре, сначала не диффундирует, реальная смена магнитных полюсов Земли не произойдет. По существу, внутреннее ядро сопротивляется диффузии любого «нового» поля и, возможно, только одна из каждых десяти попыток такого разворота является успешной.

Магнитные аномалии

Следует подчеркнуть, что, хотя эти результаты и являются увлекательными сами по себе, неизвестно, можно ли их отнести к реальной Земле. Тем не менее, у нас есть математические модели магнитного поля нашей планеты за последние 400 лет с ранними данными, основанными на наблюдениях моряков торгового и военно-морского флота. Их экстраполяция на внутреннюю структуру земного шара показывает рост с течением времени областей обратного потока на границе ядра и мантии. В этих точках стрелка компаса ориентирована, по сравнению с прилегающими районами, в противоположном направлении - внутрь или из ядра. Эти участки с обратным потоком в южной части Атлантического океана в первую очередь несут ответственность за ослабление главного поля. Они также отвечают за минимальную напряженность, называемую Бразильской магнитной аномалией, центр которой расположен под Южной Америкой. В этой области частицы с высокими энергиями могут приблизиться к Земле более близко, вызывая повышенный радиационный риск для спутников на низкой околоземной орбите.

Предстоит еще многое сделать для большего понимания свойств глубинного строения нашей планеты. Это мир, где значения давления и температуры аналогичны параметрам поверхности Солнца, и наше научное понимание достигает своего предела.